Chapitre 5: Notion de chimie des sols

Question 1

Les éléments qui compose la solutions du sol-diagramme

Answer 1

1-Plante (absorption par les plantes vs exsudats racinaires)
2-Atmosphère du sol (relâchement vs dissolutions des gaz)
3- m.o. (absorption par microorg vs décomposition)
4- Eaux souterraines et de surface(transport-ruissellement, lessivage, érosion– vs remontée capillaire,évaporation)
5-minéraux(précipitation vs dissolution)
6-Surfaces des particules de sol (rétention vs relâchement)

Question 2

C’est quoi les 6 éléments d’importance?

Answer 2

1. Cations échangeables majeurs
2. Anions majeurs
3. Anions faiblement solubles
4. Métaux de transition et aluminium
5. Ions toxiques
6. Éléments actifs - REDOX

Question 3

1- Cations échangeables majeurs

Answer 3

1-Retenus sous forme échangeable par les charges négatives des sols
2- Ca2+, Mg2+, K+ (Na+), NH4+
-Nutrition des plantes
3- Aluminium échangeable [Al3+, AlOH2+ , Al(OH)2 +]
4- H+— Acidité échangeable

Question 4

2- Anions majeurs

Answer 4

1- Anions abondants (mais moins que les cations majeurs)
2- Sulfates (SO42-) et nitrates (NO3 -)
- Nutrition des plantes
3- Chlorures (Cl-), SO4 2-, bicarbonates (HCO3 -): sols salins
4- Carbonates (CO3 2-): pH > 9 (sols alcalins)

Question 5

3-Anions faiblement solubles

Answer 5

1- Borates (H3BO30, H2BO3 -)
2- Molybdates (MoO4 2-)
3- Phosphates (H2PO4 -, HPO42-)
1-2-3= Plantes*
4- Rétention de ces anions par les sols dépend du pH

Question 6

4. Métaux de transition et aluminium

Answer 6

1- Aluminium (Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+)
2- Fer(II) et Fer(III)
3- Mn2+, Cu2+, Zn2+
4- Cations non échangeables (et échangeables)
5- Disponibilité plus grande en conditions acides

Question 7

5- ions toxiques

Answer 7

1- Cations ou anions
2- Aluminium (phytotoxique, pH acide)
3- Cd2+, Pb2+, Hg2+
4- AsO43-, CrO42-

Question 8

6- Redox

Answer 8

1- C (Corganique à HCO3-)
2- O (O2- à O2)
3- N (NO3- à NH4+)
4- S (-SH à SO42-)
5- Fer, Manganèse, Sélenium, Mercure
6- Accepteurs ou donneurs d’électrons

Question 9

Résumé des éléments d’importance

Answer 9

Voir tableau-barre

Question 10

Adsorption vs Absorption et rapport avec rétention des éléments

Answer 10

Adsoption- la surface

absorption-intérieur

Question 11

Les sous-catégorie de la rétention des éléments (5)

Answer 11

1- Pouvoir adsorbant des sols
2- Les charges de surface
3- Les échanges cationiques
4- Les cations non échangeables
5- La rétention des anions

Question 12

2-Les charges de surfaces

Answer 12

1-Charges permanentes
- Phyllosilicates
- Substitutions isomorphiques
- Aucun effet du pH
- Charges négatives
2- Charges variables
- Oxydes hydratés Fe et Al
- Matière organique
- Kaolinite
- Ionisation des groupes fonctionnels
- Effet du pH
- Charges positives (pH faible)
- Charges négatives (pH élevé)
\+voir tableau

Question 13

3- Les échanges cationiques

Answer 13

1- Importance?
- Rétention des éléments nutritifs par le sol
- Relâchement de ces éléments nutritifs par échange
2-Sélectivité des cations échangeables
–Al3+, ca2+, Mg2+, h+. K+, NH4+, Na+
– Valence (3+ > 2+ > 1+) &
–Degré d’hydratation des ions
–Action de masse(apport massif d’un cation par chaulage ou fertilisation)
3- Cations acides
- H+, Al3+, AlOH2+, Al(OH)2+
4- Cations basiques
- Ca2+, Mg2+, K+ (et Na+, NH4+)
- Bases échangeables
5- Les cations acides et les cations basiques occupent la CEC
6-Pourcentage de saturation en base: qté de cations basique sur CEC du sol

Question 14

Retour sur la capacité d’échanges cationiques (CEC)

Answer 14

1- Somme des charges négatives présentes par unité de masse de sol pouvant retenir des cations sous forme échangeable
2-La CEC = ensemble des charges négatives qui peuvent retenir des cations
3- Bien que les charges soient négatives, les unités de la CEC sont cmol+/kg pour représenter le nombre de sites pouvant retenir des cations par kg de sol.
4- Unités: cmol+/kg
5- Anciennes unités: méq/100g

Question 15

Qu’est-ce qu’une mole?

Answer 15

1- Une mole est une quantité d’atomes (6,023 X 1023 atomes).
2- La masse molaire d’un élément correspond à la masse d’une mole de cet élément.
3- Ex: une mole de calcium pèse 40 g

Question 16

Qu’est-ce qu’une mole de charge?

Answer 16

1- Utilisation du concept de masse équivalente
2- Tient compte de la charge de l’élément
3- Symbole: molc (où c peut être + ou -)

Question 17

Calcul qui démontre le lien entre cmol+/kg et méq/100g

Answer 17

1- 1 équivalent = 1 mole de charge électrique élémentaire (1 molc)
2- cmol+/kg = méq/100g
3-Calcul:
1 cmolc/kg de sol
X 1 équivalent/molc
X molc/ 100 cmolc
X 1000 méq/ équivalent
X kg de sol/1000g de sol
 = méq/ 100g de sol

Question 18

Quelle est la saturation en bases et son lien avec les échanges cationiques

Answer 18

1-Pourcentage de saturation en bases varie selon:
i- Richesse en cations basiques du matériel d’origine
ii- Chaulage, fertilisation
iii- Lessivage (climat, conductivité hydraulique)
iv- pH

Question 19

Comment est-ce qu’on évalue la CEC?

Answer 19

1-Méthode chimique officielle au Québec:
- Saturation avec l’ion NH4+
- Déplacement des ions NH4+ du complexe d’échange avec un autre cation
- Dosage des ions NH4+ déplacés
2-Estimation de la CEC
- Souvent (toujours…) ce qui est fait dans les rapports d’analyse
( La somme des bases échangeables dosées (méthode Mehlich-3) (Ca2+, Mg2+ et K+) avec Un paramètre pour tenir compte de
l’acidité échangeable )

Question 20

4- Les cations non échangebales

Answer 20

1- Liaison ionique ou covalente
2-Peuvent s’accumuler dans les sols et devenir toxique pour les cultures
3-retenue force électrostatique
4-métaux de transitions et cation classé commes ions toxiques

Question 21

5- La rétention des anions

Answer 21

1-Sur les charges
positives
2-Anions majeurs:
- NO3-, SO42-, Cl-
-Retenus sous forme échangeable:attraction électrostatique
-facilement lessivable
3- Anions faiblement solubles: fortement retenus: liaison chimique ou covalent
- Phosphates, Molybdates, Borates
- Phosphore: saturation en phosphore: doit être dispo pour les plantes

Question 22

Les éléments importants de l’acidité du sol

Answer 22

1-Les formes d’acidité
2- Les facteurs à l’origine de l’acidité
3- Définition du pH et importance en agriculture
4- Mesure du pH des sols
5- Pouvoir tampon des sols
6- Chaulage des sols

Question 23

Pourquoi est-ce que l’aluminium en solution est important dans un sol?

Answer 23

1- Hydrolyse:
-Al3+ + H2O ↔ AlOH2+ + H+
-AlOH2+ + H2O ↔ Al(OH)2+ + H+
-Al(OH)2+ + H2O ↔ Al(OH)30 + H+
-Al(OH)30 + H2O ↔ Al(OH)4- + H+
2- 5 formes d'aluminium:
Al3+, AlOH2+, AL(OH)2+, Al(OH)03, Al(OH)4-
3- Tableau de distrubition important

Question 24

Quelle forme de Aluminum se précipite sous forme solide?

Answer 24

Al(OH)03

Question 25

1- Quelles sont les formes d’acidité?

Answer 25

1- Acidité active:
-en solution: Al3+, Al(OH)2+, AlOH2+, H+
-C'est ce qu'on mesure (pH à l'eau)
-influence la forme des ions en solution et l'activité microbienne
2- Acidité échangeable:
- Al3+, Al(OH)2+, AlOH2+, H+ sous forme échangeable dans la zone diffuse et sur les argiles et l'humus
-Sur le complexe d'échange CEC sous forme échangeable
-mesure du pH du sol dans une solution de KCL 1M
3- Acidité résiduelle :
-Al et H sur les argiles et l'humus
-non échangeable
-m.o. (gr fonctionnel) et al
4- Acidité de réserve: 
-résiduelle et échangeable
-plus grand que active
(en général)

Question 26

2-Les facteurs de l’acidité du sol

Answer 26

1-Pertes de bases échangeables de la CEC: pluie acide, dissociation, diminution du pH de la solution avec la solubilisation de Al(OH)3, reste lessivé
2-Production d’acides org
3-Fertilisants à vase d’ammonium (réaction libère H+)
4-Érosion des sols
5-Altération de la roche mère

Question 27

3-Qu’est ce le pH?

Answer 27

1-Mesure de l’activité des ions H+ dans la solution (acidité active)
2- Échelle de « p »: pH = -log(H+)
3-pH est un indicateur de l’acidité
4- pH N’EST PAS la cause de l’acidité

Question 28

Quelle est le pH idéale pour les culture?

Answer 28

1-6,5-7.5
2-différentes classes de cultures: acide, tolérance à l’acidité ou intolérance à l’acidité.
3- tendances générales pour les éléments suivants: Ca, Mg, K et P

Question 29

4- Comment est-ce qu’on mesure le pH d’un sol

Answer 29

1- Méthode colorimétrique
2- Méthode potentiométrique
i- pH mètre et électrodes
ii- Différence de potentiel (VOLTAGE) entre une électrode de référence et une électrode de mesure
iii- Calibrage avec des standards (pH connus) 
iv- dans un liquide, diluer le sol:
- Eau (méthode officielle)
- CaCl2 0,01 M (avantages)
- KCl 1M (acidité échangeable et active)

Question 30

Quelles sont les facteurs qui peuvent affecter la mesure du pH des sols?

Answer 30

1-Saison d’échantillonnage (été, automne)
2- Finesse de mouture
3- Dilution de l’échantillon (1:1, 1:2, 1:4)
4- Nature de la solution (eau, CaCl2, KCl)
5- Temps d’équilibre (éê)
6- Pression partielle de CO2

Question 31

5- Quelle est le pouvoir tampon d’un sol?

Answer 31

1-Capacité du sol à résister au

changement de pH (acidité de réserve)

Question 32

6- chaulage des sols

Answer 32

1-Correction de l’acidité
2- Neutralisation de l’acidité
- active?
- échangeable?
3- Réaction du chaulage:
i- déplacement de l'acidité échangeable (al) avec un cation basique
ii- Précipitation de l'al déplace (Al(OH)03)
4- Réaction:
-Dissociation du CaCO3 dans l’eau
-Le CO32- réagit avec 2H+:

Question 33

Dans le chaulage des sols, quels est l’amendement calcaire?

Answer 33

1-Choix
-Composition
- Propriétés du produit
- Besoins du sol
- But visé
- Coûts
- Disponibilité
2- source
-Minéraux ou roches (calcaire, marne, dolomie, basalte) (pierre à chaux agricole naturelle)
- Produits transformés (chaux vive, chaux hydratée)
- Autres (résidus de bettrave à sucre, cendres de bois, poussières de cimenterie)

Question 34

Quelles sont les 3 catégories de chaux de Mg

Answer 34

1. Chaux calcique : riche en CaCO3, 0 à 4,9% de MgCO3
2. Chaux magnésienne: contenu en CaCO3 variable, MgCO3 de 5 à 19,9%
3. Chaux dolomitique: 20% ou plus de MgCO3

Question 35

Quelle est le pouvoir neutralisant?

Answer 35

1- Équivalent de carbonate de calcium
2- Façon d’exprimer le pouvoir neutralisant d’un amendement calcaire
3- On exprime la capacité d’un produit à neutraliser l’acidité d’un sol en pourcentage d’une masse équivalente de CaCO3 pur (carbonate de calcium pur)
4- Permet de comparer le pouvoir neutralisant de différents produits

Question 36

C’est quoi les méthode pour du pouvoir neutralisant?

Answer 36

1-titrage;
- 1 g d’amendement calcaire dans unvolume donné d’acide fort (HCl) de concentration molaire connue (0,5M)
- L’amendement calcaire neutralise une certaine quantité d’ions H+
- On titre ce qui n’a pas réagit avec du NaOH de concentration molaire connue (0,25M).
- On compare avec la réaction de la même quantité de CaCO3
2-Analyse minéralogique
3-Analyse compositionnelle

Question 37

Finesse de mouture

Answer 37

1- grosseur des particules de chaux

2- chaux fine réagit plus que traditionnel

Question 38

Besoin en chaux-définition

Answer 38

Nombre de moles de charge de cations basiques (principalement Ca2+ et Mg2+) par kg de sol requis pour diminuer l’acidité échangeable à une valeur de pH considérée comme acceptable pour l’utilisation projetée.

Question 39

Détermination du besoin en chaux

Answer 39

1- pH à l’eau?
2- Courbe de pouvoir tampon: longue mais précise ( Labo #5)
3 pH tampon SMP (Labo #4) : Méthode adaptée aux analyses de routine mais moins précise, plus pratique

Question 40

pH tampon SMP

Answer 40

1- Mesure le pH eau du sol (1:1)

2- Si pH eau

Question 41

Facteur à considérer lors de l’applcation de la chaux

Answer 41

1-Fractionnment de la dose dépend de la texture du sol (éviter les déséquilibres nutritifs)
- G1 et G2
–Chaux fine: 3 et 5 t/ha
– traditionnelle: 7 max
- G3: 2 et 5
2- incorporation :5 et 10
3-période d’épandage: faible risque de compactage
4-temps de réaction: 12 à 18 mois
5- fréquence: 4 ou 5 ans, entretion annuelle